SMA路面渗水性的研究.docx
- 文档编号:1220127
- 上传时间:2022-10-19
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:26.11KB
SMA路面渗水性的研究.docx
《SMA路面渗水性的研究.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《SMA路面渗水性的研究.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
SMA路面渗水性的研究
SMA路面渗水性的研究
题目SMA路面渗水性的研究
学生姓名丛鑫
摘要
随着我国经济建设的快速发展,公路建设也得到了长足的发展。
但是,很多沥青路面产生了严重的早期损害,造成了很大的经济损失。
大量的研究表明,水损害是造成沥青路面早期破坏的一个主要原因,水分对于沥青路面的使用质量有重要影响,渗水系数已经成为评价路面性能的一个重要指标。
准确的、快速的测定沥青路面的渗水系数是工程实践中一个难点问题,提出沥青路面的渗水系数的控制指标对于沥青路面质量具有重要意义。
SMA是近年大力推广的路面结构形式。
我省1992年立项进行研究,1996年通过省科委组织的鉴定,随后公路管理部门有计划的在全省推广应用,取得了显著的经济效益和社会效益。
各等级公路SMA已经成为首选和普遍应用的结构形式。
为积极稳妥地推广这项技术,除了必须的组织措施和技术措施外,还需要科学严谨的检测方法,其中渗水性能是重要的一项。
SMA表面粗糙而内在结构却很密实,但是常规的渗水试验方法不能测出SMA的渗水系数,因此选择适合SMA路面的渗水情况的仪器十分必要。
本论文介绍了一种适合SMA路面渗水仪,进行了系统的试验研究,分析了渗水系数与空隙率的相关关系,提出了渗水系数的控制指标。
分析出了沥青路面透水的主要原因,总结了影响沥青路面水稳定性的因素,提出了减小沥青路面水害的技术措施。
关键词 沥青路面;SMA;渗水系数;控制指标
第1章前言
1.1课题来源及研究的目的和意义
大量的工程实践表明,水分对沥青路面的使用质量有重要影响。
水分的来源有两种情况:
一种是常见的雨季降雨,从路表面逐渐向下渗入混合料内部,由于路面空隙率大,充满水分成为破坏的主要原因;另一种是雨水及融化雪水从路面裂缝渗入到基层,或者冬季基层、下面层的积聚水分在春季融化,水分一时蒸发不出去(特别是空隙率大的沥青路面),集中在下面层的空隙中,在荷载反复作用下由下而上渗入混合料内部造成水损害[1]。
在北方季节性冰冻地区,由于水分的存在,对沥青混合料的冻胀破坏更是典型的破坏形式。
对于整个路面结构层的破坏作用主要表现在水透过面层进入面层同基层的交接面上,导致路面的冲刷、唧泥等早期损坏现象。
同时,一旦造成面层与基层的脱离,路面同基层之间的抗剪切的能力急剧降低,导致整个路面的强度很难保证,此时的路面结构也不再符合路面设计时的层状理论。
并且水到了基层,还会降低基层的承载能力[19]。
目前,混合料的早期破坏中,由于路面的渗水导致基层承载能力下降发生的破坏占有相当大的比重。
1.2沥青玛蹄脂路面渗水评价技术现状及发展趋势
1.2.1主要研究内容
SMA表面粗糙而内在结构却很密实,具有抗滑耐磨、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙、减少低温开裂的优点,是近年大力推广的路面结构形式。
但是常规的渗水试验方法—《公路路基路面现场测试规程》规定的方法,却不能测出SMA的渗水系数,其原因是SMA表面粗糙,边缘难于用密封材料封住,同时,水可能从连通的空隙返到路面上,根本没有渗入到结构层中,因此无法确认路面是否渗水[4]。
因此研制评价SMA路面的渗水情况的仪器十分必要,另外以前无法对取芯沥青混凝土试件进行渗水试验,是一个很大的遗憾,本项目的研究可解决以上公路工程中急需的问题,主要包括以下内容:
1、现有渗水仪与JJYS—1型渗水仪性能介绍。
2、取芯试件与室内击实成型试件渗水试验及分析。
3、渗水系数控制指标的研究。
4、影响沥青路面渗水因素分析。
5、减少沥青路面水损害的对策。
1.2.2国内外现状及发展趋势
沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA),于二十世纪六十年代在德国研制成功并开始使用,取得了较好的效果。
70年代初欧洲经历两个炎热的夏季,后来人们发现许多沥青路面都出现了严重的车辙,而使用了SMA的路面几乎没有车辙变形。
从此道路工程师对SMA的抗磨损、抗车辙、抗开裂、防水耐久等优良路用性能有了全面的认识,在欧洲很多国家得到应用并迅速发展起来,并成为风靡欧洲的高等级沥青路面结构型式。
目前欧洲许多国家,尤其是北欧的国家已把SMA作为一种标准的沥青混合料写入规范,用于铺筑道路的上面层。
从九十年代开始,美国从欧洲引进了SMA技术,铺筑了一批试验路段并开始了大规模的系统研究,根据自己的自然条件和工程特点,对德国的技术做了许多改进和进一步的发展,推动了SMA技术在美国的应用,1994年FHWA就提出了SMA设计施工规范并继续研究,对SMA设计施工规范逐年进行修改。
美国道路工程师对SMA的理解逐渐加深,来制定适合美国本土的SMA规范。
吉林省是国内研究和使用SMA较早的省份。
1991年我省从德国引进该项技术,1992年正式立题研究,并于1994年在国道202线梅河口——草市公铁立交桥面坡道铺筑了试验路段,取得了较好的效果。
1996年该课题通过了省科委的鉴定,并于1998年获省科技进步二等奖,课题成果在全省得到迅速推广。
随后,我省公路管理部门有计划地在新、改建工程和养护工程中推广使用这种技术。
沥青玛蹄脂碎石混合料技术的推广应用,提高了公路工程的质量。
在雨天行车不产生水滑现象,减少了交通事故;提高了路面的平整度,使行车更加舒适、安全,并减少了车辆的磨损;减少了噪声,提高了声学环境质量。
因此,几年来在推广沥青玛蹄脂碎石混合料技术的过程中取得了巨大的经济效益、社会效益和环境效益。
无论是沥青混凝土路面的质量管理还是课题研究,准确获得沥青混凝土路面的渗水系数都是十分重要的,可以直观、准确、定量的评价沥青混凝土的渗水情况,对沥青路面的质量进行评价。
沥青路面按照粗糙程度可以分为四种情况:
宏观、微观均光滑;宏观光滑、微观粗糙;宏观、微观均粗糙;宏观粗糙、微观光滑[5]。
见图1-1。
SMA路面属于宏观、微观均粗糙,边缘难于用密封材料封住,同时,水可能从连通的空隙返到路面上,根本没有渗入到结构层中,因此无法确认路面是否真正
第2章SMA路面渗水仪
路面之所以透水,就是因为在沥青混合料路面里面出现了连通的空隙,使之成为了“连通器”,水从一个口进去,从另外一个出口或者几个出口出来,根据空隙的走向,可以将路面的透水情况具体分成以下几种形式。
(1)上下联通式的透水。
主要是指空隙上下联通,水从表面的空隙直接通过表面层进入下一级的表面层,甚至直接进入基层。
这种情况在做渗水试验时的表现为液住下降很快。
(2)水平方向的渗水。
主要是指空隙水平连通,或者如同一个U形管一样,水从表面的空隙进入,在路面结构层里面蜿蜒行进,最后又从表面的空隙中出来。
(3)复合式的透水。
既有上下联通式的渗水也有水平方向的渗水,相当一部分路面属于这种情况,一般说来,完全的水平方向的渗水情况很少,更多的是通过上下联通的渗水方式进入下一个结构层中[3]。
2.1JJYS—1型渗水仪介绍
2.1.1渗水仪原理
渗水仪测定单位时间内通过SMA取芯试件的水量,单位是ml/min。
要求水不能在边缘或侧壁通过,只能从试件的空隙通过。
外形如图2-1所示。
2.1.2JJYS-1型渗水仪的设计构想
以尽可能简便的方法解决渗水系数检测问题。
设计该仪器可以一机三用:
可以对SMA路面的取芯试件及其他沥青路面取芯试件进行渗水试验;
该仪器可以在沥青混凝土配合比设计时进行渗水试验;
可以对密实悬浮结构的沥青路面进行渗水试验
2.2JJYS—1型渗水仪使用说明
该仪器测定沥青路面或取芯试件在单位时间内通过的水量,即渗水系数,间接反映沥青路面的空隙率大小与透水情况。
要求水必须从试件的空隙通过,而不能从边缘通过。
通过实际操作证明,本仪器较好的解决了上述问题,方法可靠、操作简便。
2.2.1适用范围
可以对SMA路面的取芯试件及其他沥青路面取芯试件进行渗水试验。
可以对密实悬浮结构的沥青路面进行渗水试验。
可以在沥青混凝土配合比设计时进行渗水试验。
2.2.2仪器与材料
(1)SMA路面渗水仪:
结构为,上部盛水量筒由透明有机玻璃制成,容积600毫升,上面有刻度,在100毫升和500毫升处有粗标线,下方通过φ10mm的细管与底座相接,中间有一个开关。
量筒通过支架联结,底座下方开口内径φ150mm,外径φ165mm。
底座下方有一个单独模具,内有一个可以冲气轮胎。
(2)水桶、大量筒、打气筒
(3)秒表
(4)密封材料:
腻子、凡士林
2.2.3试验步骤
测定取芯试件的渗水系数
(1)将取芯试件周围清理干净涂上凡士林放入充气轮胎内;
(2)给轮胎充气,使轮胎与试件及外壁紧密接触,盖上盖子,倒置后放上密封圈(如果取芯试件高度太低,加上高度补偿块),把组合好的渗水试验仪底座压上并固定;
(3)关闭细管下放的开关,注入水,总量为600毫升;
(4)迅速将开关全部打开,水开始从细管下部流出,待水面下降至100毫升时,立即开动秒表,每间隔60秒,记录刻度一次,至水面下降500毫升时为止。
测试过程中,如果水从底座与密封材料间渗出,说明底座与路面密封不好,应该移动到附近干燥路面出重新操作,如果水面下降很慢,从100毫升开始,测定3分钟的渗水量即可停止;如果水面下降到一定程度后基本保持不动,说明路面基本不透水或根本不透水,在报告中注明。
测定一般沥青路面的渗水系数
(1)将清扫后的路面用粉笔按测试仪器底座大小画好圆圈记号;
(2)在路面上沿底座圆圈涂一层密封材料,边涂边用手压紧,使密封材料嵌满缝隙并且牢固的粘结在路面上,密封料圈的内经与底座内径相同,大约150毫米,把组合好的渗水试验仪底座用力压在路面密封材料圈上;
(3)关闭细管下放的开关,注入水,总量为600毫升;
(4)迅速将开关全部打开,水开始从细管下部流出,待水面下降至100毫升时,立即开动秒表,每间隔60秒,记录刻度一次,至水面下降500毫升时为止。
测试过程中,如果水从底座与密封材料间渗出,说明底座与路面密封不好,应该移动到附近干燥路面出重新操作,如果水面下降很慢,从100毫升开始,测定3分钟的渗水量即可停止;如果水面下降到一定程度后基本保持不动,说明路面基本不透水或根本不透水,在报告中注明。
2.2.4计算
渗水系数按下式计算,计算时以水面从100毫升下降至500毫升所需时间为标准,如果渗水时间过长,也可以采用3分钟通过的水量计算:
Cw=(V2-V1)/(t2-t1)×60
Cw:
路面的渗水系数(ml/min);
V1:
第一次读数时的水量(ml)
V2:
第二次读数时的水量(ml)
t1:
第一次读数时的时间(s)
t2:
第二次读数时的时间(s)
2.2.5注意事项
1、试件侧壁应该处理干净,去掉粘结的沥青与集料,有利于增强密封效果。
2、给轮胎充气时,应该比较小心进行。
防止充气过猛,使轮胎爆裂;同时,充气尽量饱满,保证良好的密封效果。
3、如果取芯试件比较薄,在水面下降到100毫升时仍未稳定下降,可以选取稳定并且有规律下降时的刻度为初读数,同时,室内成型试件如果在100毫升以内即非常稳定,也可以选取此时进行初读数。
2.3本章小结
本章分析了沥青路面渗水的几种主要情况,介绍了一种适合测定SMA路面渗水系数的渗水仪,介绍了其设计构想、技术解决方案;在实际操作过程中,对于测定取芯试件渗水系数和实际路面渗水系数使用说明分别进行了规定,提出了注意事项。
第3章SMA路面渗水系数试验与控制指标分析
3.1取芯试件与路面渗水试验
为分析路面的渗水情况,在长余高速公路和一级公路取了大量芯样进行渗水试验,同时测定其空隙率,以探讨渗水系数与空隙率的关系。
我国现行规范对于压实沥青混合料的测定方法有表干法、水中重法、蜡封法和体积法,其中体积法主要适用于大空隙的开级配沥青混合料,而表干法、水中重法和蜡封法的适用范围并不十分明晰。
美国AASHTO规定吸水率小于2%时采用表干法,大于2%时采用蜡封法;日本铺装协会规定除开级配沥青混合料采用蜡封法测定外,其余混合料均采用表干法测定毛体积密
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- SMA 路面 渗水 研究
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)